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用累积频数估计中位数

分组数据藏起了原始数值,求中位数不知从哪里读。

本页内容
  1. 累积频数到底在统计什么?
  2. 估计中位数的步骤
  3. 例题
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 接下来学什么

要从分组数据估计中位数,先建立累积频数,把每个总数画在所属组的上界,再从总频数的一半处横向读到曲线,然后向下读到横轴。同样的方法也能求四分位数和四分位距(interquartile range)。

这项技能属于数据图表与累积推理。它建立在你在读懂直方图时求出的各组频数之上,方法熟练后,这是最稳定的得分来源之一。

累积频数到底在统计什么?

累积频数是逐步累加的总数:有多少个数据小于或等于某个边界。最后一个累积频数等于数据的总个数。

这就是为什么每一组的描点位置是它的上界。“不超过 30 分钟”的数据,要到 30 才算全部统计完。

估计中位数的步骤

  1. 在频数一栏往下累加,得到累积频数一栏。
  2. 描点:点的坐标是(上界,累积频数),按题目要求用平滑曲线或直线段连接。从第一组的下界开始,累积频数为 0。
  3. 求位置:中位数用 n/2,下四分位数用 n/4,上四分位数用 3n/4。
  4. 读图:在纵轴从该高度横向读到曲线,再向下读到横轴。
  5. 答案要带单位并写明是估计值。如果需要两个描点之间的数值,线性内插能不用画图得到同样的结果。

例题

80 名学生上学所花的时间(分钟)分组如下。

时间 t(分钟)频数上界累积频数
0 < t ≤ 105105
10 < t ≤ 20122017
20 < t ≤ 30243041
30 < t ≤ 40224063
40 < t ≤ 50125075
50 < t ≤ 6056080

**第 1 步,核对总数:**最后的累积频数是 80,与 80 名学生吻合。

**第 2 步,中位数的位置:**80 ÷ 2 = 40。第 40 个数据位于点 (20, 17) 与 (30, 41) 之间。

**第 3 步,内插:**从 17 到 41,曲线上升 24。我们需要从 17 升到 40,即 23,所以走过的比例是 23/24 ≈ 0.958。时间是 20 + 10 × 0.958 ≈ 29.6。

中位数 ≈ 29.6 分钟。

**第 4 步,四分位数:**n/4 = 20,位于 (20, 17) 与 (30, 41) 之间:20 + 10 × 3/24 = 21.25。3n/4 = 60,位于 (30, 41) 与 (40, 63) 之间:30 + 10 × 19/22 ≈ 38.64。

四分位距 ≈ 38.64 − 21.25 ≈ 17.4 分钟。

**第 5 步,附加问题:**有多少名学生用时超过 35 分钟?在 35 处,累积频数是 41 + 22 × 0.5 = 52。所以 80 − 52 = 28 名学生。

80 个上学时间的累积频数曲线累积频数曲线经过 (0, 0)、(10, 5)、(20, 17)、(30, 41)、(40, 63)、(50, 75) 和 (60, 80)。从 40 横向读取得中位数约 29.6 分钟,从 20 得下四分位数约 21.3,从 60 得上四分位数约 38.6。 0102030405060020406080时间(分钟)累积频数Q1 ≈ 21.3中位数≈ 29.6Q3 ≈ 38.6
各点画在组的上界。中位数是在高度 40(80 的一半)处横向读到曲线,再向下读到时间轴。

要留意的错误

常见错误是把点画在每组的中点,或者从频数而不是累积频数去读中位数。

错误答案:“中位数是 24,因为 24 是最大的频数。”

学生把一个频数当成了位置。中位数是一个时间,要在累积频数轴的高度 40 处横向读到曲线才能得到。

纠正的办法是按顺序问自己两个问题:“我需要哪个位置?”(n/2)和“那个位置上的数值是多少?”(横向读到曲线,再向下)。每个答案都应该落在横轴上。

自我检测

先试着做,再打开答案。

1. 为 60 个数据画了一条累积频数曲线。求中位数和上四分位数时,应在累积频数多少处横向读图?

显示答案

中位数:60 ÷ 2 = 30。上四分位数:3 × 60 ÷ 4 = 45。

2. 一次测验满分 100。在 20、40、60、80、100 分处的累积频数分别是 4、14、38、54、60。估计中位数分数。

显示答案

n = 60,所以需要第 30 个数据。它位于 (40, 14) 与 (60, 38) 之间。需要上升 30 − 14 = 16,占 24 的 16 份,所以分数是 40 + 20 × 16/24 = 40 + 13.33 ≈ 53.3。

3. 使用同样的数据,估计得分 70 分或以下的学生人数。

显示答案

70 正好在 60 与 80 的中间,这两处累积频数分别是 38 和 54。取中间值:38 + 16 × 0.5 = 46。大约有 46 名学生得分在 70 分或以下。

接下来学什么

分组数据的中位数经常用来比较两个组,这正是用一致的刻度比较两组分布的重点。你也可以回看直方图与频数密度,看看同样的分组数据在另一种图中是什么样子。免计算器演算训练器很适合练习分数步骤。

有些学生能画出整齐的曲线,读图时却还是丢分。老师看到读数线从哪里开始、在哪里停下,就能很快纠正,这也是我们在线上一对一数学补习中的工作方式之一。

常见问题

为什么累积频数要画在组的上界?

因为累积频数统计的是直到并包括该边界的所有数据。一个组的总数要到达它的上端才算完整。如果画在组中点或下界,就会把还没有到达的数据也算进去。

中位数的位置用 n/2 还是 (n+1)/2?

对从曲线读取的分组数据,常见做法是:中位数用 n/2,下四分位数用 n/4,上四分位数用 3n/4。曲线平滑时差别很小。请向老师或评分方案确认所要求的约定。

从曲线读出的中位数是精确值吗?

不是。分组数据不保留每个原始数值,曲线假设各组内的数据均匀分布。读出的只是中位数的估计值,答案中应写出“估计”这个词。

更新于:

下一步

如果你的累积频数曲线画得很整齐,读数却总是出错,一对一的老师可以逐点检查你描的点和读数的每一条线。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

家长:在这里咨询

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